空心鋼管混凝土柱擬靜力試驗研究

1、<p>　　空心鋼管混凝土柱擬靜力試驗研究</p><p>　　摘要：通過完成12&#160;根以軸壓比、空心率及截面形式為主要控制參數(shù)的空心鋼管混凝土柱水平低周反復荷載試驗，分析了構件的荷載-位移滯回曲線，延性等抗震性能。得出一下結論：軸壓比越大，滯回環(huán)小且縮捏嚴重，延性越差；空心率越大，滯回環(huán)小且縮捏，延性越差；相比于等效面積相同的方形截面試件，圓形截面空心鋼管混凝土壓彎試件，滯回性能更好，

2、且延性也更好。 </p><p>　　關鍵詞:空心鋼管混凝土;滯回性能;延性；抗震性能 </p><p>　　中圖分類號：TU377 文獻標識碼：A </p><p>　　引言：近年來，由于空心鋼管混凝土結構在工程中的大量應用，人們逐漸認識到該結構在地震中的損壞和倒塌所帶來的巨大損失，因此結構或構件的抗震性能越來越受到各界學者的關注。本文通過研究構件的滯回曲線與延性

3、，進而分析空心鋼管混凝土結構的抗震性能，并且分析對比試驗結果與《實、空心鋼管混凝土結構設計規(guī)程（CECS 254-2011）》中相關規(guī)定，為規(guī)程的修訂提供參考意見。 </p><p><b>　　1.滯回曲線 </b></p><p>　　試件在水平荷載作用下的滯回曲線形狀是其抗震性能的一個綜合表現(xiàn)[4][5][6][7]。反映試件的彈性性質(zhì)、非彈性性質(zhì)及承載力、剛度

4、、耗能等抗震性能。滯回曲線越豐滿，表明試件的消耗地震能量的能力越強，抗震性能越好。圖3-29為本次試驗得到的各試件實測水平荷載-位移滯回曲線，即曲線，從滯回曲線上可以看出以下幾個特點: </p><p>　　1)試件滯回曲線都具有捏攏現(xiàn)象。當水平力小于屈服荷載時，試件基本處于彈性，隨著荷載增大，位移線性增加；并且多次加載后沒有出現(xiàn)強度退化及剛度退化。隨荷載逐漸增加，試件屈服，水平力卸載后具有殘余位移，并且在相同位

5、移多次加載都出現(xiàn)不同程度的強度退化和剛度退化。 </p><p>　　2)軸壓比對滯回曲線影響很大。對于圓形截面且小空心率試件，軸壓比較小試件滯回曲線包圍面積越大且塑性能力好，當試件屈服后繼續(xù)加載強度退化和剛度退化都較小。對于圓形截面且大空心率試件，軸壓比越小滯回曲線包圍面積越大且塑性能力好當試件屈服后繼續(xù)加載具有明顯的強度退化和剛度退化。對于方形截面，軸壓比越小滯回曲線包圍面積越大且塑性能力好當試件屈服后繼續(xù)加

6、載具有明顯的強度退化和剛度退化，但隨空心率增大，試件滯回能力越差。 </p><p>　　3)空心率對滯回曲線影響很大。空心率越大，極限承載越低，試件滯回曲線面積越大，塑性能力越好，且當試件屈服之后繼續(xù)加載，強度退化和剛度退化都越明顯。相比于圓形截面試件，空心率對方形截面試件影響較小。 </p><p>　　4)截面形式對滯回曲線影響很大。相比于圓形截面，方形截面試件滯回性能更差，具體表現(xiàn)

7、在：極限承載力低，滯回曲線包圍面積小，塑性能力差，強度退化和剛度退化更明顯。 </p><p>　　a)H-CFST_C1 b)H-CFST_C2 </p><p>　　c)H-CFST_C5 d)H-CFST_C6 </p><p>　　e)H-CFST_S1 f)H-CFST_S2 </p><p>　　g)H-CFST_S5 h)H-C

8、FST_S6 </p><p>　　圖1 試件滯回曲線 </p><p><b>　　2.延性 </b></p><p>　　延性是表征試件塑性變形能力的一個重要參數(shù)，是指結構或試件在承載能力沒有顯著下降的情況下所能承受變形的能力，或者說延性的含義是破壞以前結構或試件能承受多大的后期變形能力。 </p><p><

9、b>　　2.1 延性系數(shù) </b></p><p>　　鋼管混凝土柱的延性主要采用延性系數(shù)來表示，延性系數(shù)越大，說明試件的延性越好，反之則越差。延性系數(shù)包括位移延性系數(shù)、曲率延性系數(shù)以及轉(zhuǎn)角延性系數(shù)，它們都是從某一個方面反映試件的延性性質(zhì)。本文主要采用位移延性系數(shù)μ來分析核心高強混凝土柱的延性性質(zhì)。對于反復荷載作用下的框架柱延性系數(shù)μ取骨架曲線上正、反兩個方向的位移平均值之比： </p&g

10、t;<p><b>　　(1-1) </b></p><p>　　式中：、——正向屈服位移和極限位移 </p><p>　　——負向屈服位移和極限位移 </p><p>　　2.2軸壓比、空心率及截面形式對延性的影響 </p><p>　　軸壓比、空心率和截面形式是本次試驗的三個參數(shù)。如圖3-36所示，試件

11、延性系數(shù)隨軸壓比n增大有先增大后減小趨勢，存在一個臨界軸壓比使得試件延性最大。圖3-37表明，相同空心率和軸壓比時，試件延性系數(shù)隨空心率增大，逐漸下降。圖3-38表明，相同軸壓比及等效截面時，圓形截面試件的延性系數(shù)大于方形截面試件的延性系數(shù)。綜上可知，軸壓比越大，試件延性系數(shù)先增大后變?。豢招穆试酱?，試件延性越差；圓形截面的試件比方形截面試件的延性好。 </p><p><b>　　a )b ) <

12、;/b></p><p>　　圖2軸壓比與延性系數(shù)關系 </p><p>　　圖3空心率與延性系數(shù)關系 圖4截面形式與延性系數(shù)關系 </p><p><b>　　結論 </b></p><p>　　通過研究發(fā)現(xiàn)，軸壓比、空心率及截面形式都是影響空心鋼管混凝土壓彎試件滯回性能的重要參數(shù)。具體表現(xiàn)在：軸壓比越大，滯回環(huán)

13、小且縮捏嚴重，延性越差；空心率越大，滯回環(huán)小且縮捏，延性越差；相比于等效面積相同的方形截面試件，圓形截面空心鋼管混凝土壓彎試件，滯回性能更好，且延性也更好。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1] GB/T 228-1987 金屬拉伸試驗方法 </p><p>　　[2] GB/T50081-2002 普通

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